插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）的案例
新能源汽車(chē)丨插電式混合動(dòng)力(增程式)電動(dòng)汽車(chē)
新能源汽車(chē)丨插電式混合動(dòng)力(增程式)電動(dòng)汽車(chē)
【仿真報(bào)告】基于AMESim 的插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)能量管理策略仿真分析
1 混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)計(jì)
1.1 動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，其動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是整車(chē)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，同時(shí)能量管理策略也是需要圍繞動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有三種結(jié)構(gòu)形式：串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式，本文采用目前較為成熟的并聯(lián)式作為動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。并聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)主要有內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是既可以使用內(nèi)燃機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，也可以同時(shí)使用二者驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，故并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)形式多樣且靈活[2]。其動(dòng)力系統(tǒng)布置如圖1所示。
插電式混合動(dòng)力汽車(chē)在進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)匹配計(jì)算的過(guò)程中需要考慮到以下幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：最高車(chē)速、最高爬坡度、百公里加速時(shí)間、純電續(xù)航里程等。
1.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配計(jì)算
本文設(shè)計(jì)的插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)依然為混合動(dòng)力汽車(chē)的主要動(dòng)力來(lái)源，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇不僅影響著動(dòng)力性，還關(guān)系到汽車(chē)的排放性能以及經(jīng)濟(jì)性，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率如果選擇太小會(huì)造成功率不足而無(wú)法達(dá)到動(dòng)力性能的指標(biāo)。我們選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)首先根據(jù)最高車(chē)速來(lái)初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率，然后再根據(jù)最大爬坡度來(lái)進(jìn)一步計(jì)算所需發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率。
170 km/h最高車(chē)速下的發(fā)動(dòng)機(jī)所需求的功率[4]：
同時(shí)，計(jì)算出結(jié)果后應(yīng)將所計(jì)算出的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率上浮10%~15%，這是因?yàn)樾枰紤]到在汽車(chē)正常行駛過(guò)程中的電氣消耗，以及在混合動(dòng)力模式下給動(dòng)力電池充電的影響。
1.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配計(jì)算
對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大功率的匹配計(jì)算主要是根據(jù)純電動(dòng)模式下的最高車(chē)速，混合驅(qū)動(dòng)模式下的最高車(chē)速以及根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的加速性能來(lái)計(jì)算[5]。
展開(kāi) 2021年中國(guó)插電式混合動(dòng)力的情況
昨天理想One發(fā)布了新款，我想借著這個(gè)機(jī)會(huì)談一下插電式混合動(dòng)力（含增程）的情況。2021年前四個(gè)月，插電式混動(dòng)在1.2萬(wàn)到3萬(wàn)臺(tái)左右進(jìn)行波動(dòng)，總的產(chǎn)量未9.78萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)的電池裝機(jī)量未1.85GWh。在這里還是存在一些發(fā)展的瓶頸的
1）從整體的狀態(tài)來(lái)看，之前擔(dān)心積分比較多的企業(yè)如兩家大眾、寶馬都在2021年削減了PHEV的產(chǎn)量，整體的銷(xiāo)售資源都開(kāi)始往純電動(dòng)轉(zhuǎn)移了，所以我們看到國(guó)外企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)性的調(diào)整
2）國(guó)內(nèi)企業(yè)方面，往下變化最大的是吉利，吉利是從PHEV開(kāi)始往純電動(dòng)大力推動(dòng)，能看到2021年的量系統(tǒng)性減產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)PHEV三家馬車(chē)為比亞迪、上汽和理想，2021年產(chǎn)量分別為2.19萬(wàn)、1.84萬(wàn)和1.81萬(wàn)。
我覺(jué)得還是最大的問(wèn)題在整個(gè)系統(tǒng)的成本和規(guī)模效應(yīng)，這幾年純電動(dòng)汽車(chē)規(guī)模的加大快速的降低了電池的成本，而PHEV電池在8kwh-38kwh之間，PHEV電芯的成本雖然也下降，但是沒(méi)有BEV電芯成本下降曲線那么陡峭，整體成本雖然下降，但是從2020年開(kāi)始給BMW等車(chē)企往高價(jià)方向引，使得插電非常集中于限購(gòu)發(fā)牌的城市，極大扭曲了插電的發(fā)展方向。
圖1 前四個(gè)月PHEV產(chǎn)量的情況概覽
第一部分 2021年各個(gè)車(chē)企的情況
如前面所說(shuō)，插電式混合動(dòng)力前三名比亞迪、上汽和理想的量在2萬(wàn)臺(tái)左右，市場(chǎng)份額為20%左右，隨著吉利在PHEV的系統(tǒng)性縮減，國(guó)內(nèi)車(chē)企短期內(nèi)在插電領(lǐng)域能站住腳的就這三家。如前面所說(shuō)，隨著合資車(chē)企的工作中心轉(zhuǎn)向了純電，2021年合資PHEV增長(zhǎng)的只有開(kāi)始推PHEV的東風(fēng)本田。從總量來(lái)看，4個(gè)月不到10萬(wàn)臺(tái)，線性外推的話2021年全面為30萬(wàn)臺(tái)的規(guī)模。
展開(kāi) 歐盟有意提前停售PHEV 加速向純電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡
蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，歐盟可能將通過(guò)新的監(jiān)管法規(guī)，提前逐步淘汰插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）。對(duì)于那些希望使用PHEV向純電動(dòng)時(shí)代過(guò)渡的汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，歐盟的新法規(guī)可能會(huì)對(duì)其造成重大打擊。
（圖片來(lái)源：三菱）
報(bào)道稱(chēng)，擬議中的法規(guī)將從2026年開(kāi)始，不再允許車(chē)企給PHEV車(chē)型貼上“可持續(xù)投資”的標(biāo)簽。目前，混合動(dòng)力汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)享受相同的待遇。而歐盟希望加速向純電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡，如果新的規(guī)定得以通過(guò)，雖然充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)還有很長(zhǎng)的路要走，但是依然可能會(huì)在短短幾年內(nèi)，讓PHEV在歐盟市場(chǎng)上更難銷(xiāo)售。
此外，歐盟的一些大型環(huán)保組織，也不再支持PHEV的環(huán)保資質(zhì)。有報(bào)道稱(chēng)：“國(guó)際清潔交通委員會(huì)(International Council On Clean Transportation)去年9月進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，由于人們充電頻率不夠高，導(dǎo)致PHEV車(chē)輛的實(shí)際油耗和二氧化碳排放量最高達(dá)到了批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的四倍。”
歐洲非政府組織交通與環(huán)境（Transport&Environment）的車(chē)輛和電動(dòng)出行高級(jí)總監(jiān)Julia Poliscanova表示，該組織自己的研究表明，在內(nèi)燃機(jī)模式下駕駛時(shí)，PHEV車(chē)型的二氧化碳排放量比傳統(tǒng)汽車(chē)更高（由于比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)型更重，所以需要消耗更多的燃料）。所以從環(huán)境和氣候的角度來(lái)看，今天的PHEV技術(shù)比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)更糟糕。
對(duì)于歐盟的這一想法，一些汽車(chē)制造商肯定不會(huì)感到滿(mǎn)意，因?yàn)樗麄兿Ｍ辽僭?030年之前可以一直銷(xiāo)售PHEV車(chē)型。
展開(kāi) 
考慮系統(tǒng)體積和冷卻性能的風(fēng)冷電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)策略
來(lái)源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
開(kāi)發(fā)和使用電動(dòng)汽車(chē)是實(shí)現(xiàn)碳中和的最有效方法之一。鋰離子電池作為電動(dòng)汽車(chē)（EV）的核心部件，廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）和純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）。動(dòng)力電池的性能很大程度上決定了整車(chē)的性能。電池的能量密度越高，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力就越好。高能量密度電池在充電和放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高熱量，如果熱量長(zhǎng)時(shí)間聚集在一起，不僅會(huì)損害電池的使用壽命，還會(huì)增加熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨ǎ＜叭松戆踩ＴO(shè)計(jì)良好的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）可以有效散熱，提高車(chē)輛性能，保證車(chē)輛和駕駛員的安全。因此，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)具有重要的研究?jī)r(jià)值和理論意義。當(dāng)前的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，以降低系統(tǒng)的最高溫度為主要目的。然而，冷卻系統(tǒng)的體積對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)也很重要，卻很少受到關(guān)注。
02
成果掠影
近期，新疆大學(xué)盧浩老師團(tuán)隊(duì)提出了一種新的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)優(yōu)化策略，該策略綜合考慮系統(tǒng)體積和冷卻性能，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定合適的熱管理策略。所提出的方法分為四個(gè)步驟：優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立計(jì)算代碼、多目標(biāo)優(yōu)化和綜合模擬決策。基于計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的數(shù)值模擬用于驗(yàn)證優(yōu)化后系統(tǒng)的冷卻性能。與當(dāng)前三種電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計(jì)相比，體積最多減少了13.01%。穩(wěn)定發(fā)熱過(guò)程中，最大溫差分別降低了65.79%、40.65%和63.69%，溫度均勻度分別提高了65.87%、34.93%和60.80%。
展開(kāi) 豐田為何要開(kāi)放HEV技術(shù)專(zhuān)利
東京 - 豐田汽車(chē)公司本周宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，即開(kāi)始授予該公司嚴(yán)密保護(hù)的混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）專(zhuān)利免版稅許可。到2030年將釋出的專(zhuān)利數(shù)目高達(dá)2萬(wàn)3,740項(xiàng)。
日本最大的汽車(chē)制造商也將為其動(dòng)力總成電氣化系統(tǒng)的購(gòu)買(mǎi)者提供“收費(fèi)”技術(shù)支持，包括豐田汽車(chē)，電池，PCU和控制ECU。豐田正在尋求幫助新興HEV開(kāi)發(fā)的汽車(chē)制造商盡快達(dá)到其性能目標(biāo)。
那么為什么豐田這樣做呢？出于慷慨？或者它頑固地追求減少二氧化碳排放？
豐田將其目標(biāo)描述為“推動(dòng)全球汽車(chē)電氣化”。
然而，有行業(yè)觀察家懷疑不同。他們指出，豐田 - 電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的后期 - 可能希望購(gòu)買(mǎi)趕上競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所需的時(shí)間，并延長(zhǎng)全球市場(chǎng)上混合動(dòng)力汽車(chē)的壽命。
HEV市場(chǎng)下滑
根據(jù)Strategy Analytics全球汽車(chē)業(yè)務(wù)副總裁Ian Riches的說(shuō)法，豐田已經(jīng)主導(dǎo)了非插入式全混合動(dòng)力車(chē)型的市場(chǎng)，其市場(chǎng)份額達(dá)到80％或更高。 “但隨著原始設(shè)備制造商轉(zhuǎn)向更具成本效益的48V輕度混合動(dòng)力車(chē)，或更高效的插電式混合動(dòng)力車(chē)和電池電動(dòng)車(chē)型，這個(gè)市場(chǎng)現(xiàn)在基本持平或下降。”
人們普遍認(rèn)為汽車(chē)工業(yè)正在轉(zhuǎn)向全電動(dòng)汽車(chē)。
EV / HEV分類(lèi)（資料來(lái)源：Yole Developpement）
YoleDéveloppement的電力和無(wú)線/電池首席分析師米蘭羅西娜認(rèn)為，EV / HEV行業(yè)的發(fā)展速度非常快。他說(shuō)，不同車(chē)型的分類(lèi)（輕型混合動(dòng)力車(chē)，全混合動(dòng)力車(chē)，插電式混合動(dòng)力車(chē)，全電動(dòng)車(chē)）和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的復(fù)雜性正在增加。根據(jù)該序言，他問(wèn)：“全HEV是一種有趣的汽車(chē)電氣化解決方案。或者是一個(gè)有趣的解決方案？“
發(fā)布的專(zhuān)利中有什么？
豐田免費(fèi)提供的HEV專(zhuān)利適用于零件和系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)，動(dòng)力控制單元（PCU）和系統(tǒng)控制。
展開(kāi) 曾引熱議，增程式為何成為電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)新方向？
事實(shí)上，這個(gè)詞確實(shí)存在爭(zhēng)議，即便都叫“增程式”，各個(gè)汽車(chē)公司對(duì)其定義也不相同，如通用Velite 5、日產(chǎn)NOTE e-POWER以及寶馬i3都用“增程”來(lái)描述自己的產(chǎn)品，然而它們之間的技術(shù)路線也并不相同，所以從市場(chǎng)方面看，增程式電動(dòng)車(chē)目前還是一個(gè)相對(duì)模糊的概念，缺乏業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)定義。
那么大家該如何理解增程式電動(dòng)汽車(chē)？清華大學(xué)汽車(chē)工程系本科與在讀博士姚昌晟表示：“學(xué)術(shù)界認(rèn)為增程式電動(dòng)汽車(chē)（Range-Extended Electric Vehicle，REEV）是電氣化程度更高的一類(lèi)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）。”
為什么增程式電動(dòng)汽車(chē)會(huì)被歸為插電式混動(dòng)汽車(chē)？據(jù)了解，是因?yàn)橛碗娀靹?dòng)汽車(chē)的區(qū)分方法大致分為兩種：一是按發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)兩個(gè)動(dòng)力源的耦合方式分類(lèi)；二是按油電混合比例分類(lèi)，從燃油汽車(chē)延伸到純電動(dòng)車(chē)。增程式電動(dòng)汽車(chē)的劃分就屬于第二種分類(lèi)方法。
而在第二類(lèi)劃分中，根據(jù)車(chē)輛電氣化程度不同，可從弱到強(qiáng)分為四類(lèi)，內(nèi)燃機(jī)（ICE）、非插電式混合動(dòng)力（HEV）、插電式混合動(dòng)力（PHEV）、純電動(dòng)（EV）。但需要指出的是，在插電混動(dòng)的大類(lèi)下，又有兩個(gè)分支，一種是消費(fèi)者常見(jiàn)的混合型PHEV（Blend PHEV），另一種則是增程式電動(dòng)汽車(chē)。
那么在插電式混動(dòng)的分類(lèi)下，為何會(huì)有混合型PHEV和增程式電動(dòng)汽車(chē)的區(qū)別，差別在哪里？相關(guān)資料顯示，PHEV的工作過(guò)程中包含了電量下降與電量維持兩部分。兩種PHEV在電量維持階段均需要開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)維持電量平衡，而區(qū)別主要在于電量下降階段的工作模式——混合型PHEV在電量下降階段部分情況下需要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)，而增程式電動(dòng)汽車(chē)則不需要。
增程式電動(dòng)汽車(chē)
并非簡(jiǎn)單串聯(lián)結(jié)構(gòu)
有了以上的定義，大家對(duì)增程式電動(dòng)汽車(chē)就有所了解了。
展開(kāi) 氮化鎵IC將改變電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)
節(jié)能減碳意識(shí)興起，這股風(fēng)潮也連帶席卷汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)車(chē)需求開(kāi)始快速攀升。為有效提升電動(dòng)車(chē)整體功率并減少車(chē)體重量，采用新一代功率半導(dǎo)體可說(shuō)是勢(shì)在必行，氮化鎵便應(yīng)運(yùn)而生；透過(guò)氮化鎵IC，未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)將更快、更小、具更佳的性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更低的能源損耗。
隨著全球能源結(jié)構(gòu)朝向低碳能源和節(jié)能運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，節(jié)能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)亦正面臨著挑戰(zhàn)。如今，整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)(EV)市場(chǎng)的成長(zhǎng)率已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)(ICE)汽車(chē)市場(chǎng)成長(zhǎng)率10倍。
預(yù)計(jì)到2040年時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)將擁有35%的新車(chē)銷(xiāo)量占有率，對(duì)于一個(gè)開(kāi)始大量生產(chǎn)不到10年的市場(chǎng)而言，如此的新車(chē)銷(xiāo)售市占是引人注目的。
隨著整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)從基于機(jī)械之系統(tǒng)朝向數(shù)位統(tǒng)轉(zhuǎn)變，與電池、電子系統(tǒng)及系統(tǒng)元件創(chuàng)新相結(jié)合的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的成長(zhǎng)發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用。電動(dòng)汽車(chē)制造商和設(shè)計(jì)人員青睞于數(shù)位設(shè)計(jì)，而市調(diào)機(jī)構(gòu)Canaccord Genuity預(yù)計(jì)，到2025年時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)解決方案中每臺(tái)汽車(chē)的半導(dǎo)體構(gòu)成部分將增加50%或更多。
本文將探討氮化鎵(GaN)電子元件以及一部分碳化硅(SiC)，在不增加汽車(chē)成本的條件下如何提高電動(dòng)汽車(chē)的功率輸出和效能。
增加功率為電動(dòng)車(chē)首要任務(wù)
電動(dòng)汽車(chē)類(lèi)別通常包括純電動(dòng)車(chē)(BEV)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)，也可以包括混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)。盡管該類(lèi)汽車(chē)更依賴(lài)內(nèi)燃機(jī)而非電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)，考慮到開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力汽車(chē)所需的電子元件數(shù)量，本文將混合動(dòng)力汽車(chē)界定為電動(dòng)汽車(chē)的范圍。
電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)創(chuàng)新電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，以取代以往的機(jī)械系統(tǒng)，例如：
．空調(diào)機(jī)組：向無(wú)刷直流或三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)移。
．真空或氣動(dòng)控制：向電子控制模組(ECM)轉(zhuǎn)移。
展開(kāi) 汽車(chē)大觀｜市場(chǎng)持續(xù)升溫 PHEV要逆襲純電？
自2020年以來(lái)，國(guó)家已出臺(tái)的相關(guān)政策包括《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》等，且提出了“將插電式混合動(dòng)力（含增程式）汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)作為‘三縱’進(jìn)行部署”“到2035年，自主品牌純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)品技術(shù)水平和國(guó)際同步，新能源汽車(chē)占汽車(chē)總銷(xiāo)量的50%以上”的目標(biāo)。
簡(jiǎn)單地講，已出臺(tái)的一系列政策都確立了PHEV車(chē)型的地位和發(fā)展前景，打消了車(chē)企和消費(fèi)者的疑問(wèn)和顧慮。
“PHEV車(chē)型大有可為，在10萬(wàn)-20萬(wàn)元價(jià)格區(qū)間，用戶(hù)要求里程長(zhǎng)、性能好、成本低，PHEV車(chē)型可以比純電車(chē)型更好地滿(mǎn)足消費(fèi)者這些要求。”中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高表示，在2035年之前，PHEV技術(shù)具備較大的市場(chǎng)潛力。
與此同時(shí)，其他業(yè)內(nèi)人士也表示，從多項(xiàng)利好政策的落地、自主品牌不斷掌握核心技術(shù)、市場(chǎng)終端的熱銷(xiāo)等方面看，PHEV車(chē)型“短期爆發(fā)已是事實(shí)，長(zhǎng)期利好值得期待。”
警惕期待過(guò)高扼殺PHEV
雖然當(dāng)下的發(fā)展勢(shì)頭大有碾壓純電動(dòng)的趨勢(shì)，但這也不意味著PHEV車(chē)型就“十全十美”了。
從宏觀趨勢(shì)維度看，不管是此前推出的雙積分政策、四階段能耗限值指標(biāo)，還是近兩年提出的國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)、“雙碳目標(biāo)”目標(biāo)……等等一系列政策的落地，都在印證綠色已成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的“時(shí)代底色”。換言之，新能源這條賽道上，電動(dòng)化是最終的目標(biāo)，PHEV車(chē)型依舊難逃“過(guò)渡”的命運(yùn)。
此外，從目下的實(shí)際情況看，PHEV車(chē)型也并非沒(méi)有問(wèn)題。例如，混合動(dòng)力需要電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)配合工作才能達(dá)到最佳狀態(tài)，如果配合不順暢就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和仿真能力都有很高的要求。
展開(kāi) 汽車(chē)48V系統(tǒng)技術(shù)、節(jié)能、成本及競(jìng)爭(zhēng)力分析
隨著各國(guó)油耗法規(guī)的日益嚴(yán)苛，汽車(chē)電動(dòng)化的趨勢(shì)逐步提速。但現(xiàn)階段純電動(dòng)車(chē)尚且面臨諸多問(wèn)題，用戶(hù)和整車(chē)企業(yè)都需要一種更經(jīng)濟(jì)便捷的過(guò)度方案，由此，技術(shù)門(mén)檻低，架構(gòu)簡(jiǎn)單的48V微混系統(tǒng)成為了許多車(chē)企研發(fā)的方向，本文以48V微混系統(tǒng)為主線，在梳理其技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)用效果的同時(shí)，重點(diǎn)剖析其技術(shù)在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并對(duì)48V系統(tǒng)的未來(lái)進(jìn)行展望。
1 48V系統(tǒng)發(fā)展歷程
從1886年第一輛汽車(chē)面世，到1918年汽車(chē)開(kāi)始引入蓄電池，中間經(jīng)過(guò)了近30年。隨著起動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，蓄電池很快就成為了大部分汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置，為了平衡安全電壓及成本，業(yè)內(nèi)選用12V作為汽車(chē)電氣化標(biāo)準(zhǔn)電壓。但隨著大功率用電器的集成化發(fā)展，12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓已無(wú)法滿(mǎn)足需要，需要發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁的介入（帶載空調(diào)，怠速啟停等），這也對(duì)車(chē)輛的油耗產(chǎn)生了負(fù)面影響。于是，電氣系統(tǒng)的升級(jí)開(kāi)始成為諸多企業(yè)的研發(fā)方向。
2011年，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷、大眾等諸多車(chē)企及供應(yīng)商聯(lián)合推出了48V電壓標(biāo)準(zhǔn)，相較于原先的12V標(biāo)準(zhǔn)，48V在同等截面線束下可實(shí)現(xiàn)4倍于12V的功率，這使得在同等功率下，整個(gè)電容器組的價(jià)格降低到12V系統(tǒng)的三分之一左右，使車(chē)輛的進(jìn)一步電氣化成為了可能，高壓系統(tǒng)可支撐更高效的啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)更加平順的怠速啟停，同時(shí)，提高系統(tǒng)電壓還可相應(yīng)地降低電流， 減少在導(dǎo)線和用電器間的功率損耗，支撐更多大功率用電器（如電子渦輪，電子主動(dòng)防傾桿等），減少發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，從而達(dá)到節(jié)油的目的。
2 48V微混系統(tǒng)綜述
2.1 混動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型及特征
在了解48V微混系統(tǒng)之前，需要先了解混合動(dòng)力動(dòng)力系統(tǒng)，目前業(yè)內(nèi)主流根據(jù)電機(jī)輸出方式和電池容量的差異進(jìn)行分類(lèi)，分為常規(guī)混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV），插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV），和增程式混合動(dòng)力汽車(chē)（RE-EV）。
展開(kāi) Model 3的弟弟來(lái)了，不叫Model 2
Vinkhuyzen認(rèn)為，純電動(dòng)汽車(chē)（BEV）市場(chǎng)比特斯拉更需要這些車(chē)型。傳統(tǒng)主機(jī)廠正在制造可用性有限的BEV，以及更強(qiáng)大的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）。從他們的角度看這可以理解，但對(duì)于汽車(chē)變革的過(guò)渡來(lái)說(shuō)是非常錯(cuò)誤的。
猜想之三：創(chuàng)新體現(xiàn)在哪里？
據(jù)推測(cè)，Model 2的性能將比Model 3微降，不會(huì)有激進(jìn)的3.4秒百公里加速，但其科技功能不會(huì)減弱，很可能將全部標(biāo)配FSD。
由于電池的進(jìn)步，以及更小更輕的車(chē)身，Model 2的續(xù)航里程不會(huì)低于現(xiàn)在的Model 3，甚至長(zhǎng)續(xù)航版可達(dá)到500英里（805公里）。
那么，特斯拉是怎么做到這么便宜呢？答案是創(chuàng)新。
前不久，特斯拉公布了Model Y的后地板將采用可以一次成形的大型鋁壓鑄件。鑄造部件將由之前的70個(gè)降為4個(gè)，最后還會(huì)降到一個(gè)。這一個(gè)，很可能就將在Model 2身上實(shí)現(xiàn)。
去年9月的電池日上，馬斯克稱(chēng)特斯拉研發(fā)了一種新的底盤(pán)結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)主體由前、后兩部分的單體壓鑄車(chē)身及一體式底盤(pán)集成電池包組成。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)可以減少370個(gè)零部件，在減重10%的同時(shí)提升14%的續(xù)航里程。特斯拉一體式壓鑄車(chē)身的最終目標(biāo)是要讓每輛車(chē)和零部件都像樂(lè)高積木一樣精確組裝。
展開(kāi) 
電動(dòng)汽車(chē)電源管理技術(shù)最新進(jìn)展
▲圖5 混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)中的英飛凌主逆變器框架圖。(圖片來(lái)源：英飛凌)
雙電壓電池系統(tǒng)
管理好混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)中的電池要求使用高壓技術(shù)。結(jié)合了12V和48V電池的雙電壓系統(tǒng)需要雙向的直流/直流轉(zhuǎn)換，如圖6所示，目的是保護(hù)電路，支持架構(gòu)化功能。
▲圖6 48V到12V的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器
另外，汽車(chē)架構(gòu)設(shè)計(jì)中通常有一個(gè)單相的3.5kW或7kW板載充電器模塊(OBCM)，用于從電網(wǎng)給電動(dòng)汽車(chē)或插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)充電。反之，電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)可以用作能源，也可整合可再生能源的智能電網(wǎng)中以用作儲(chǔ)能設(shè)備。智能電網(wǎng)工作時(shí)考慮到給電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)智能充放電，這也是OBCM必須是雙向直流/直流充電器的原因。
這種設(shè)計(jì)的最佳架構(gòu)是升壓系列諧振雙向拓?fù)洌鐖D7所示。它工作在諧振頻率之上，具有零壓開(kāi)關(guān)功能，在最小開(kāi)關(guān)頻率點(diǎn)具有最大的功率傳送性能。與單向電源流轉(zhuǎn)換器相比，這種技術(shù)用MOSFET整流器替代了二極管整流器。這種解決方案也具有較高的效率和較寬的電池容量。圖7所示的這種架構(gòu)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是整流橋在關(guān)斷時(shí)具有較大的損耗，這一問(wèn)題在未來(lái)的設(shè)計(jì)中必須解決。
圖7 設(shè)計(jì)師有時(shí)使用調(diào)制過(guò)的DAB轉(zhuǎn)換器控制簡(jiǎn)單高頻隔離，這種架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是組件的應(yīng)力較低；其主要缺點(diǎn)是，ZVS無(wú)法擴(kuò)展到整個(gè)輸出范圍，特別是在輕負(fù)載條件下。這張圖顯示，升壓系列諧振雙向轉(zhuǎn)換器是一種更好的架構(gòu)。
Delphi整合和布線
Delphi整合了本文討論的所有元組件和其他一些混合電動(dòng)汽車(chē)功率電子組件(圖8)，這令人驚嘆。
▲圖8 Delphi在混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)中實(shí)現(xiàn)高度整合
混合動(dòng)力汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)中使用合適的內(nèi)部連接器也十分重要(圖9)。
展開(kāi) 智芯研報(bào) | 碳化硅與硅在汽車(chē)市場(chǎng)大動(dòng)干戈
Yole認(rèn)為，不同電氣化水平的車(chē)型，包括輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（MHEV）、全混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）、零排放電池電動(dòng)汽車(chē)（BEV）和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）對(duì)SiC的需求有所不同。
過(guò)去，人們預(yù)計(jì)向全電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡速度會(huì)相當(dāng)緩慢和漸進(jìn)。這主要是由于電池成本高，行駛里程短。近幾年，由于電池技術(shù)的快速發(fā)展、制造成本的降低、供應(yīng)鏈的整合等諸多因素，BEV的發(fā)展正在提速。
汽車(chē)電氣化發(fā)展進(jìn)程
BEV被認(rèn)為是汽車(chē)電氣化的終極目標(biāo)，因此意味著可持續(xù)的商機(jī)。而且其中的牽引逆變器、蓄電池和電動(dòng)機(jī)是體現(xiàn)不同主機(jī)廠車(chē)輛技術(shù)性能的三個(gè)關(guān)鍵區(qū)別因素。特別是逆變器效率的提高可以降低從電池到電機(jī)的能量損耗，延長(zhǎng)行駛里程，直接影響車(chē)輛的性能和用戶(hù)的駕駛體驗(yàn)。
現(xiàn)在，主機(jī)廠在功率模塊的設(shè)計(jì)和制造方面越來(lái)越激進(jìn)。但由于開(kāi)發(fā)高性能、低制造成本的功率模塊封裝對(duì)主機(jī)廠來(lái)說(shuō)有一定難度，一些主機(jī)廠更傾向于直接采用上游廠商提供的SiC MOSFET模塊。
因此，SiC技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)鍵因素之一是供應(yīng)鏈安全。在最初特斯拉Model 3、Model S和Model X相繼采用SiC后，不僅展示了SiC在牽引逆變器中的全部性能優(yōu)勢(shì)，也縮小了硅和寬帶隙之間的鴻溝。自那時(shí)起，汽車(chē)用SiC器件的發(fā)展速度不斷加快，主逆變器和車(chē)載充電器設(shè)計(jì)成倍增加，搭載SiC的新車(chē)型也開(kāi)始增多。
2020年，作為特斯拉競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的主機(jī)廠都搭載了全SiC模塊的主逆變器：比亞迪推出了純電動(dòng)車(chē)車(chē)型“漢”，Lucid推出了Lucid Air。韓國(guó)現(xiàn)代、奧迪、大眾、戴姆勒和通用汽車(chē)也都在研發(fā)SiC解決方案。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車(chē)BMS主要芯片及廠商分析
ADI 12路電池監(jiān)視器
據(jù)ADI官網(wǎng)顯示，早在2008年就推出了第一款集成式高壓電池堆棧監(jiān)控器，至今已經(jīng)迭代更新到第四代，第五代產(chǎn)品還在研發(fā)階段。
LTC6811-1框架圖 圖源：ADI
LTC6811-1是ADI的第四代BMS IC，是一款電池組監(jiān)視器，最高可對(duì)12個(gè)串聯(lián)電池進(jìn)行電壓檢測(cè)，測(cè)量精度比ST L9963更高，總測(cè)量誤差小于1.2mV，完成12節(jié)的電池檢測(cè)僅需290μs。LTC6811-1可將多節(jié)電池串聯(lián)起來(lái)，因此該芯片可在高電壓的電池串中完成電池狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該芯片給還具有ISOSPI接口，可實(shí)現(xiàn)與器件之間高速的遠(yuǎn)程通信。LTC6811-1能將12組電池通過(guò)菊花鏈連接，實(shí)現(xiàn)多通道通信的功能，監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，并根據(jù)電池當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行暫停和啟動(dòng)操作，該芯片采用隔離式電源供電。
英飛凌 多通道電池監(jiān)控和均衡系統(tǒng) IC
英飛凌推出的電池管理IC包括 TLE9012DQU 和 TLE9015DQU 兩個(gè)型號(hào)，為電池監(jiān)控和均衡提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的解決方案。新電池管理IC可實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量精度與卓越的應(yīng)用魯棒性，為電池模塊、無(wú)模組電池技術(shù)及電池底盤(pán)一體化技術(shù)的電池拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供系統(tǒng)解決方案，可讓汽車(chē)電池管理系統(tǒng)（BMS）解決方案能夠達(dá)到汽車(chē)功能安全最高等級(jí)ASIL-D的要求，并符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)。
英飛凌的這套IC產(chǎn)品適用于工業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)和汽車(chē)級(jí)應(yīng)用，如輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（MHEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)（HEV）、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）和純電動(dòng)汽車(chē)（BEV），以及儲(chǔ)能系統(tǒng)、兩輪和三輪電動(dòng)車(chē)的電池管理系統(tǒng)等應(yīng)用，該IC系列產(chǎn)品包括TLE9012DQU和TLE9015DQU兩個(gè)型號(hào)。
展開(kāi) 行業(yè)分享丨應(yīng)對(duì)AI浪潮，民營(yíng)企業(yè)該如何精準(zhǔn)接招？
</p><p><strong>在汽車(chē)行業(yè)，底盤(pán)技術(shù)的重要性不言而喻。因?yàn)榈妆P(pán)不僅承載了車(chē)輛性能的關(guān)鍵指標(biāo)，還直接影響到續(xù)航能力和駕乘體驗(yàn)。</strong>專(zhuān)注于汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)的重慶三友，深知技術(shù)創(chuàng)新的重要性。特別是在汽車(chē)行業(yè)朝著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化方向發(fā)展下，倒逼著底盤(pán)技術(shù)也需要破舊立新。</p><p>?? 首先是<strong>輕量化</strong>。隨著汽車(chē)行業(yè)對(duì)節(jié)能減排的要求不斷提高，輕量化成為底盤(pán)和動(dòng)力系統(tǒng)零部件的重要發(fā)展方向。越來(lái)越多主機(jī)廠采用高強(qiáng)度鋼、鋁合金、復(fù)合材料等輕量化材料，以減少汽車(chē)整體重量，提高續(xù)航能力。</p><p>?? 其次是<strong>智能化</strong>。汽車(chē)的新四化發(fā)展推動(dòng)了底盤(pán)和動(dòng)力系統(tǒng)零部件的智能化。例如，線控制動(dòng)系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、智能懸掛系統(tǒng)等，這些技術(shù)的應(yīng)用使得汽車(chē)駕駛更加安全和舒適。</p><p>?? 第三是<strong>電動(dòng)和混動(dòng)化轉(zhuǎn)型</strong>。不可否認(rèn)，新能源汽車(chē)的興起帶動(dòng)了動(dòng)力系統(tǒng)零部件的電動(dòng)化轉(zhuǎn)型，電池、電機(jī)和電控系統(tǒng)成為動(dòng)力系統(tǒng)零部件的核心，替代了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和相關(guān)零部件。與此同時(shí)，混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）的發(fā)展，使得動(dòng)力系統(tǒng)零部件需要適應(yīng)多種動(dòng)力源的工作模式。</p><p>在這些行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前面，重慶三友保持著較強(qiáng)發(fā)展韌性的同時(shí)，<strong>必須直面市場(chǎng)內(nèi)卷與成本壓力、技術(shù)升級(jí)的壓力、行業(yè)結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)的不確定性等一系列挑戰(zhàn)。
展開(kāi) 插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
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